DE102019126347A1 - Manufacturing process for a high pressure tank - Google Patents
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Abstract
Ein Herstellungsverfahren für einen Hochdrucktank (10) beinhaltet das Herstellen einer Auskleidung (20) und das Ausbilden einer schraubenförmigen Schicht (34) durch schraubenförmiges bzw. biaxiales Wickeln von Faserbündel (FB) um die Auskleidung (20), wobei eine Mehrzahl von Schichten (LI bis L10), die in der schraubenförmigen Schicht (34) enthalten sind, beinhaltet: Basisumkehrschichten (L1, L2, L4, L5, L7, L8, L10), die durch Wickeln der Faserbündel (FB) gebildet werden, während ein Basisabschnitt (RS) jeder der Kappen (13, 14), der aus der Auskleidung (20) nach außen herausragt, als eine Wickelumkehrposition verwendet wird, an welcher die Faserbündel (FB) in axialer Richtung umgekehrt werden; und Fernumkehrschichten (L3, L6, L9), die durch Wickeln der Faserbündel gebildet werden, während eine von jedem Basisabschnitt (RS) entfernte Fernposition (DS) als Wickelumkehrposition verwendet wird, und in den Fernumkehrschichten (L3, L6, L9) das schraubenförmige bzw. biaxiale Wickeln so durchgeführt wird, dass Lücken zwischen benachbarten Faserbündeln der Faserbündel erzeugt werden.A manufacturing process for a high pressure tank (10) includes making a liner (20) and forming a helical layer (34) by helically or biaxially winding fiber bundles (FB) around the liner (20), a plurality of layers (LI to L10) contained in the helical layer (34) includes: base reversal layers (L1, L2, L4, L5, L7, L8, L10) formed by winding the fiber bundles (FB) while a base portion (RS ) each of the caps (13, 14) protruding outward from the liner (20) is used as a winding reversal position at which the fiber bundles (FB) are reversed in the axial direction; and far inversion layers (L3, L6, L9), which are formed by winding the fiber bundles while a remote position (DS) distant from each base section (RS) is used as the winding inversion position, and in the far inversion layers (L3, L6, L9) the helical or biaxial winding is carried out in such a way that gaps are generated between adjacent fiber bundles of the fiber bundles.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the Invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für einen Hochdrucktank.The present invention relates to a manufacturing method for a high pressure tank.
Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the prior art
Einige Auskleidungen, die in Hochdrucktanks zur Speicherung von Brenngas für Erdgasautos, Brennstoffzellenautos und dergleichen enthalten sind, weisen Verstärkungsschichten zur Verstärkung der Außenflächen der Auskleidungen auf (siehe die
KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die
Die vorliegende Erfindung kann nach den folgenden Gesichtspunkten umgesetzt werden.The present invention can be implemented in the following aspects.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für einen Hochdrucktank vorgeschlagen. Das Herstellungsverfahren für einen Hochdrucktank beinhaltet: das Herstellen einer Auskleidung, die einen Raum bildet, der konfiguriert ist, um ein Gas in dem Raum abzudichten, wobei die Auskleidung einen Zylinderabschnitt in zylindrischer Form und ein Paar von Kuppelabschnitten beinhaltet, die an beiden Enden des Zylinderabschnitts in einer axialen Richtung des Zylinderabschnitts angeordnet sind, wobei Kappen den jeweiligen Kuppelabschnitten angeordnet sind; und das Ausbilden einer schraubenförmigen Schicht durch schraubenförmiges bzw. biaxiales Wickeln von Faserbündeln auf der Auskleidung, wobei eine Mehrzahl von Schichten, die in der schraubenförmigen Schicht enthalten sind, beinhaltet: Basisumkehrschichten, die durch Wickeln der Faserbündel gebildet werden, während ein Basisabschnitt jeder der Kappen, der in axialer Richtung aus dem Liner herausragt, als eine Wickelumkehrposition verwendet wird, an der die Faserbündel (
Mit dem obigen Aspekt kann die Gewichtsreduzierung des Hochdrucktanks erreicht werden. Darüber hinaus kann die in der Verstärkungsschicht verursachte Belastung im Vergleich zu einem Hochdrucktank mit einer schraubenförmigen Schicht, die nur durch die Basisumkehrschichten gebildet wird, reduziert werden. Darüber hinaus ist es in den Fernumkehrschichten möglich, durch die Bildung von Lücken zwischen den Faserbündeln das Gewicht des Hochdrucktanks zu reduzieren, und es ist möglich die in der Verstärkungsschicht verursachte Belastung gegenüber dem Fall ohne Lücken weiter zu reduzieren.With the above aspect, the weight reduction of the high pressure tank can be achieved. In addition, the stress caused in the reinforcing layer can be reduced compared to a high pressure tank with a helical layer formed only by the base reversal layers. In addition, in the distant reversal layers, it is possible to reduce the weight of the high pressure tank by forming gaps between the fiber bundles, and it is possible to further reduce the stress caused in the reinforcing layer as compared to the case without gaps.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann die Abdeckung mit den Fernumkehrschichten im Bereich von nicht weniger als 50% bis nicht mehr als 80% liegen.In the aspect described above, the coverage with the far inversion layers can range from not less than 50% to not more than 80%.
Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, sowohl die Reduzierung der Fasermenge als auch die Reduzierung der Zunahme der in der Verstärkungsschicht aufgrund der Reduzierung der Fasermenge verursachten Belastung zu erreichen, ohne die Festigkeit übermäßig zu reduzieren.With such a configuration, it is possible to achieve both the reduction in the amount of fibers and the reduction in the increase in stress caused in the reinforcement layer due to the reduction in the amount of fibers without unduly reducing the strength.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Herstellungsverfahren für einen Hochdrucktank beschränkt und kann auf verschiedene Arten eines Hochdrucktanks, der nach dem obigen Herstellungsverfahren hergestellt wird, und einer Fertigungsvorrichtung für einen Hochdrucktank und dergleichen angewendet werden. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Aspekte beschränkt, und es muss nicht erwähnt werden, dass die vorliegende Erfindung auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.The present invention is not limited to the manufacturing method for a high-pressure tank, and can be applied to various types of a high-pressure tank manufactured by the above manufacturing method and a manufacturing device for a high-pressure tank and the like. Furthermore, the present invention is not limited to the aspects described above, and it need not be mentioned that the present invention can be carried out in various ways without departing from the scope of the present invention.
FigurenlisteFigure list
Die Merkmale und Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleichartige Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen; hierbei zeigt:
-
1 eine Schnittansicht, die den schematischen Aufbau eines Hochdrucktanks zeigt; -
2 ein Prozessdiagramm, das ein Herstellungsverfahren für den Hochdrucktank zeigt; -
3 eine vergrößerte Ansicht, die die Umgebung einer Kappe zeigt; -
4 eine erläuternde Ansicht, die eine schraubenförmige Wicklung mit niedrigem Winkel erklärt; -
5 eine erläuternde Ansicht, die eine schraubenförmige Wicklung mit hohem Winkel erklärt; -
6 eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer Auskleidung, der mit Schichten mit einer Abdeckung von 80% bedeckt ist; -
7 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Auskleidung, der mit Schichten mit einer Abdeckung von 100% bedeckt ist; -
8 eine vergrößerte Ansicht der Umgebung der Kappe; und -
9 eine vergrößerte Ansicht der Umgebung der Kappe.
-
1 a sectional view showing the schematic structure of a high pressure tank; -
2nd a process diagram showing a manufacturing process for the high pressure tank; -
3rd an enlarged view showing the vicinity of a cap; -
4th an explanatory view explaining a low-angle helical winding; -
5 an explanatory view explaining a high-angle helical winding; -
6 an enlarged view of a portion of a liner covered with layers with an 80% coverage; -
7 an enlarged view of a portion of the liner covered with layers with a 100% coverage; -
8th an enlarged view of the surroundings of the cap; and -
9 an enlarged view of the area surrounding the cap.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Erste AusführungsformFirst embodiment
Die Auskleidung
Der Zylinderabschnitt
Die Verstärkungsschicht
Die reifenförmige Schicht
Die schraubenförmige Schicht
Die Dicke der reifenförmigen Schicht
Nach dem Vorbereitungsschritt (Schritt
Nach dem Reifenschichtbildungsschritt (Schritt
Die Schicht
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Wickelwinkel
Die Schicht
Bei den in der Schicht
Wie die Abdeckung bei der Ausbildung der schraubenförmigen Schicht
Die schraubenförmige Schicht
Bei der schraubenförmigen Wicklung mit niedrigem Winkel liegen die Wickelumkehrpositionen der Faserbündel an den Basisabschnitten
Die schraubenförmige Schicht
Bei dem nach dem Herstellungsverfahren des Vergleichsbeispiels
Andererseits werden bei dem nach dem Herstellungsverfahren der ersten Ausführungsform hergestellten Hochdrucktank
Im Vergleich zu dem nach dem Herstellungsverfahren des Vergleichsbeispiels
Bei dem Hochdrucktank
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform kann die Gewichtsreduzierung des Hochdrucktanks
Darüber hinaus ist es bei dem Hochdrucktank
Andere AusführungsformenOther embodiments
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beträgt die Abdeckung mit den durch die schraubenförmige Wicklung mit hohem Winkel gebildeten Schichten 80%, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Durch die Reduzierung der Abdeckung auf weniger als 80% ist es möglich, eine weitere Reduzierung des Gewichts des Hochdrucktanks
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden 30% der Mehrzahl der in der schraubenförmigen Schicht
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen, Beispiele und Modifikationen beschränkt und kann mit verschiedenen Konfigurationen umgesetzt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. So können beispielsweise die technischen Merkmale in den Ausführungsformen, Beispielen und Modifikationen, die den technischen Merkmalen in den im Abschnitt „Kurzfassung der Erfindung“ beschriebenen Aspekten entsprechen, ersetzt oder entsprechend kombiniert werden, um einige oder alle der oben beschriebenen Probleme zu lösen oder einen Teil oder alle der oben genannten Effekte zu erzielen. Wenn die technischen Merkmale in der vorliegenden Spezifikation nicht als wesentlich beschrieben werden, können sie gegebenenfalls weggelassen werden.The present invention is not limited to the embodiments, examples, and modifications described above, and can be implemented in various configurations without departing from the scope of the invention. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications that correspond to the technical features in the aspects described in the "Summary of the Invention" section may be replaced or combined to solve some or all of the problems described above or in part or to achieve all of the above effects. If the technical features are not described as essential in the present specification, they can optionally be omitted.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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